环境工程原理与化工设备

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1、环境工程原理与化工设备设计说明书题目：醋酸丁酯合成反应釜学院：宜宾学院年级：化工学院08级4班学生姓名：朱洪来张佳学生学号：080704016080704022指导教师:徐慎颖张燕日期：2010年12月14日目录第一部分：设计任务书2第二部分：工艺流程图3第三部分：设计方案的确定与说明4第四部分：设计计算与论证4一.反应釜的工艺计算4(1).物料衡算4（2）.热量衡算5二.反应釜的主要工艺尺寸计算7（1）罐体几何尺寸计算7（2）夹套几何尺寸计算8三、夹套反应釜的强度计算10四、反应釜的搅拌装置10五、反应釜的传动装置11六、反应釜的轴封装置12七、反应釜的其他附件13参考文献13鸣谢

2、14第一部分：设计任务书一、题目：醋酸丁酯合成反应釜二、原始数据：1.原料：乙酸、丁醇、HZSM-52.产品：乙酸丁酯3.生产能力：年产乙酸丁酯22000吨4.热源条件：温度135℃三、任务：1.设计方案的确定：包括反应釜型的选择及操作条件的确定等；2.画出带控制点的生产工艺流程图；3.有关工艺计算：物料的衡算，能量衡算算、反应时间，加料所需的流体输送机械、管道的选择。4.釜体的结构型式（釜体形状，上下封头形状，封头与釜体的连接形式）；釜体和封头的材料；5.釜体的直径和高度；6.釜体壁厚设计，封头壁厚设计，釜体压力试验校核；7.反应釜夹套型式及和釜体的连接形式；8.夹套尺寸设计；9.

3、夹套壁厚设计及压力试验校核；10.夹套进气管的结构；11.釜体容器及接管等法兰的设计，选型（材料、密封面的形式、垫片设计。螺栓螺母设计选型）；12.进出料管口、工艺接管口与仪表接管口形式；13.人孔设计；14.开孔补强设计；15.搅拌器的选型及搅拌轴材料选择，搅拌轴轴径设计、刚度校核，长度设计；16.反应釜电机及减速器的选型，联轴器的选用，支架和底座的选用；17.反应釜的轴封选用。18.画出釜的装配图（A1号图）四、作业份量1.设计计算说明书一份2.反应釜的总装配图一张（A1号图）第二部分：工艺流程图第三部分：设计方案的确定与说明1.反应釜的选择根据生产任务，若按年工作日300天，每

4、天开动设备24小时计算，产品流量为73333kg/d，由于产品黏度较小，流量较大，为减少造价，提高生产效率，选用带夹套的反应釜。反应釜选择不锈钢0Cr13材料（GB4237），因为反应物有轻微腐蚀性；反应釜为带有搅拌轴的夹套式反应釜，搅拌装置为闭式弯叶涡轮式，夹套采用整体式夹套。2.操作压力查表得在t=135℃时，饱和蒸汽压为0.31兆帕，所以反应釜设计压力p=1.1(0.31+0.1)=0.45MPa3.加热方式反应釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热。4.进料状况两管同时进料，一管为乙酸，另一管为正丁醇。均由泵从塔底输送至进料口。第四部分：设计计算与论证一.反应釜的工艺计算(1).物

5、料衡算1.反应常数确定：则T=408.15K计算得出k=0.1562.反应时间：由资料知道，要反映进行尽量完全，需要醇过量，所以不考虑价格制约因素。我们取醇酸摩尔比为1:1.2，求得质量比为1:1.48.这个反应釜设计要搅拌，所以物料填充系数取0.7，而反应转化率查资料得在135℃条件和以HZSM-5为催化剂条件下转化率可以达到0.93.加完反应物以后，反应釜中混合物密度：年产量为22000吨，则日产量：需要产物量单位时间的反应物料处理量乙酸正丁醇有资料数据公式：C=1所以，代入数据得t=6.28h3.反应体积：间歇反应器的反应体积（为进料出料时间，设为1.32小时）填充度为0.7，

6、所以实际体积考虑到反应釜实际中体积，可用2个反应釜串联来实现，每个反应釜体积为：（2）.热量衡算单位时间的反应物料处理量为4.73m³，乙酸正丁酯密度880kg/m³。则它的摩尔质量需要乙酸量：需要丁醇量：查资料得乙酸和丁醇的比热容分别为2.01kJ/(kg·℃),2.33kJ/(kg·℃)查资料得，反应放热反应总放热所以需要水蒸气提供的能量：设计了2个反应釜，所以每个反应釜需要传热量反应釜中加料完成后，混合物中：比热查资料知，此温度下乙酸黏度为1.22Pa.s，正丁醇黏度为3Pa.s则粘度设计要求给出，反应釜内流速u=0.5m/s查资料得，混合物混合物的对流传热系数代入数据得对水蒸

7、气一侧：夹套直径取200mmDe=40.2=0.8mDc=3.6m查得公式查表此温度下Pr=1.26查表得不锈钢总传热系数K:得由得校核符合要求二.反应釜的主要工艺尺寸计算（1）罐体几何尺寸计算1.确定筒体内径由教材查得，一般反应釜类中液液相反应釜的高径比为1～1.3，此处取1.3=2.98m（式中i为长径比）将Di圆整到公称直径系列，则Di=3000mm.2.确定筒体高度筒体高度可按下式计算：式中：为下封头所包含的体积，查得为3.82m3则圆整后H=32